三维激光扫描测量系统标定方法研究

三维坐标法是一种经常使用的三维激光扫描测量系统标定方法。本文通过分析三维坐标法标定精度的限制因素,提出了一种基于一维坐标的标定方法。由于回避了激光扫描传感器无法准确获得某特定点三维坐标的劣势,一维坐标法可以不受扫描点间距的影响,使得标定精度比常规的三维坐标法大大提高了。本文对这种一维坐标法进行了详细地理论分析和数学仿真,并给出了一个典型工程应用实例。     

基于改进粒子群的正交轴系三维激光扫描设备的几何参数标定研究

本文针对研发的正交轴系三维激光扫描设备几何参数标定问题，提出一种基于改进粒子群的标定算法，以解决设备装配几何误差带来的测量精度降低问题。首先，基于三维扫描设备的改进DH参数模型构建待优化几何误差参数并利用粒子群算法在约束范围内进行迭代优化以确定标定值；然后，在传统粒子群算法基础上进行了动态参数(惯性权重、学习因子的动态调整和基于整体最小二乘算法动态平面拟合的适应度函数改进)的优化以解决算法陷入局部最优的问题；最后，采用3种不同方法进行基于标准棋盘标定板的标定实验。实验结果对比分析表明：本文提出的动态平面拟合-参数改进PSO算法大幅提高了标定算法的收敛速度以及适应度计算可靠性，可以对设备进行快速标定，采用该方法标定后的设备其测量的精度也大幅提高。该标定方法为其它正交轴系的测量设备的几何参数标定提供了一种参考。     

航空三维激光扫描与成像技术在送电线路工程中的应用

航空三维激光扫描与摄影测量系统是当今世界上摄影测量与遥感领域最先进的对地观测系统。本文根据国外航空三维激光扫描与摄影测量技术在工程中的应用情况 ,结合超高压送电线路工程的特点 ,提出了将航空三维激光扫描与摄影测量技术应用于超高压送电线路工程的设想 ,就其应用原理、方法和结果进行了探讨。     

机器人足部柔性传感装置研究

为了满足足式机器人动态性能与环境适应性的要求,将测力元件与弹性元件相结合,提出了一种可用于机器人足部的柔性传感装置。通过对其力学模型的分析,给出了三维力／力矩计算与底面倾角估算方法。同时针对装置要求,完成了基于ARM的检测系统的软硬件设计与实现方案,并对装置关键参数进行了标定。针对传感器的实验表明,在X、Y倾角小于20°的情况下,装置综合误差小于3％,可满足足部测量的需要。该装置体积小,精度高,反馈信息丰富,可为足式机器人的步态优化提供重要数据。     

基于差分进化算法的三维电场传感器解耦标定方法

空间电场信息的准确感知在电力系统传感和量测技术中具有重要价值,但目前并没有可靠的空间直流电场测量装置,对空间三维电场传感器的标定方法需要进一步研究.该文在三维可调外界电场下构建了同时含有维间耦合和角度偏差的校准模型,提出了在该模型下基于差分进化算法求解灵敏度系数矩阵的方法.通过对比研究发现该方法较为精确、稳定和快速,在多组仿真实验中误差率均小于3％(不考虑测量误差).此外,对传感器空间角度对算法准确度的影响进行了分析.基于差分进化算法的三维电场传感器解耦标定方法,既可以简化标定装置设计的复杂度和难度,也可为其他类型的三维传感器标定提供参考.     

基于分割的图像识别系统设计

本文提出了一种基于图像分割的物标定的新方法,并应用了一种新型类棋盘标定物。采用图像分割的目的是将参照物提取出来进行标定,避免了对标定点的误判、错判。这种方法能够快速、准确、自动的识别标定物,缩小标定范围,有效地寻找特征点,实现了标定系统智能化,从而有利于系统进一步开发。     

基于回转体转角高精度测量装置的标定方法

回转体转角测量精度直接决定了稳瞄系统对瞄准目标的精度,为了保证转角测量装置精度的准确性,需要对测量装置准确标定。提出了一种基于回转体转角高精度测量的标定方法,通过对现有标定方法的分析,采用光电自准直方法,由自准直平行光管、标准四棱镜、光学成像系统构成的高精度标定装置。首先介绍了转角测量装置工作原理和现有的标定方法,其次对测角系统进行光电自准直标定及数据处理,实验验证:重复性误差2″,装置测角精度为9.68″,系统能够快速、准确的对回转体转角测量装置的标定。     

双向单程距离与时差测量系统及零值标定方法

编队飞行卫星间的距离和时间差测量是实现分布式航天器,完成特定任务的重要基础。在介绍双向单程距离与时差测量系统的基础上,提出测量系统的一种在系统整体零值标定方法,按照天线是否在系统连接,设计了有线对接标定和无线对接标定两种方式。经理论分析和实际应用,表明所测数据稳定、结果可信。文中所提方法可作为一种新的系统零值标定方法,适用于双向单程距离与时差测量系统的出厂标定,系统零值标定的标准不确定度优于0．47as。     

立体视觉对宽度不均焊缝的识别与评价

提出了一种基于线激光辅助的焊缝成形宽度不均的单目视觉检测及评价方法。首先,搭建了一套单目视觉检测与评价系统,并对系统进行标定;其次,实时采集叠加在焊缝轮廓上的激光条纹图像,通过图像处理,获取表征焊缝外形轮廓的细化条纹;最后,基于提取的条纹图像,建立了焊缝成形宽度缺陷的识别与评价算法。结果表明,激光扫描辅助下的视觉检测及评价方法实现了焊缝宽度的实时检测,并能够满足焊缝成形宽度缺陷评价的需求。     

一种新的视觉检测系统自标定方法

随着测量仪器智能化、自动化要求的日益提高,视觉检测系统自动标定、甚至自标定成为一种必然趋势。以往的视觉标定技术或者需要外部实体高精度靶标介入,或者采用多图像标定（依靠多图像和相机姿态的关联）,需要人手工介入,过程繁琐,效率低,精度有限。本文提出了一种可用于三维视觉测量系统的自标定解决方法,在检测系统中内置一个高精度标准件,通过引入一条光路来进行标定,使标定可以做到实时、自动、快速,克服了以往标定方法的弊端。经过理论分析和多项实验,效果良好。     

基于PI的合并单元同步校准实用技术

智能变电站合并单元的同步性直接关系到所采集的电气量实时数据的时间一致性。高效的合并单元同步校准系统保证了合并单元数据的一致性。研究了合并单元的同步源和同步误差产生的原因,讨论了常见的时钟同步方法。提出了基于移相法和频率微调法的合并单元校准系统,并引入比例积分调节器对合并单元校准系统进行了同步控制。实际测试结果表明:采用所提方法后,同步偏差的波动范围从原先的600 ns至900 ns区间下降到40 ns左右,证明了所提方法的有效性。     

不同同步方式下电子式互感器误差校验方法比较研究

本文概述了3种时间同步方式秒脉冲、B码、IEEE1588的原理和特点,介绍了对电子式互感器进行误差校验时采用的同步脉冲法和固定延时法的特点。采用同步脉冲法,比较3种不同同步方式下的电子式互感器误差校验方法,得出并分析了误差数据和曲线比较图。结果表明IEEE1588同步方式能实现电子式互感器的误差现场校验,具有更广泛的应用。     

电子式互感器数字输出校验系统的研究

电子式互感器数字输出校验系统一般采取构建标准信号通道且数字化技术,同步接收被校验互感器合并单元的数字输出,再进行两路信号误差计算的方法。本文针对影响校验系统精度的主要因素进行了详细分析,研究了一种基于PCI高精度采集卡的数字输出电子式互感器校验系统。该系统采用24位A/D保证了标准通道采集单元的精度和动态范围,通过路由采样时基的同步方法将同步误差控制在纳秒级,加二阶汉宁卷积窗的误差修正算法有效抑制频率波动及间谐波干扰的影响。在国家电网武汉高压研究院进行了该系统的误差校准,结果表明该系统具有0.05级以上的精度,并已在现场校验中实际应用。     

面向光环境亮度测量的彩色成像系统光度定标方法

成像系统光度定标是影响其应用于光环境测量的主要因素。本文研究了包括动态范围延展、颜色空间特性化和光亮度绝对定标的彩色成像系统光度定标方法。研究首先通过变积分时间实现成像系统响应函数的相对定标曲线估计,其次基于相对定标曲线对系统进行线性化和动态范围延展,最后使用sRGB到CIE XYZ颜色空间特性化转换矩阵,结合测量数据点对实现了图像Y值与场景亮度之间的映射关系定标。对定标方法进行了实验验证,结果表明的基于本文定标方法的成像测量亮度与实际测量亮度之间的误差低于1.8%。系统定标方法可以有效匹配场景动态范围,对于光环境评估具有重要意义。     

AMI终端校时策略的优化与仿真

为了在集中器、专变终端等嵌入式系统中更高效地完成校时任务,文章基于网络时间协议(Network Time Protocol,NTP)的基本工作原理,结合智能用电信息采集系统(Advanced Metering Infrastructure,AMI)的网络延时特点,给出了AMI的终端NTP基本校时算法。针对NTP时间同步算法在处理网络延时中的不足,提出了几种改进的校时策略,不仅提高了校时的准确性和稳定性,而且大幅度降低了工程计算量,从而可以更好的应用于嵌入式系统。首先使用最大似然估计法得出了多次NTP校时的时间偏差最优估计,然后分别介绍了去边缘值、均值滚动筛选和样本滤波方法来进一步改进校时策略。经实验验证,使用所提出的校时策略进行校时,校时误差最大仅为525ms,完全能把校时精度控制在1s以内,并有较好的校时准确性和稳定性,能充分适配嵌入式系统并满足了AMI终端的校时要求。     

220kV电子式电压互感器带电校验系统研究

电子式电压互感器(EVT)的常规校验方法为离线校验,这需要复杂的停电操作并带来较大的经济损失。文中研究了220 k V EVT带电校验系统,包括标准通道、被校通道和基于PC机的校验系统。提出自适应全相位DFT电参量提取算法,精确计算电网频率,自适应调整DFT运算点数,将非同步采样近似为同步采样。设计了一套电容标准器全绝缘举升接入装置,通过无线遥控实现标准互感器带电接入,并进行安全性仿真分析。试验表明,该系统比差小于0.05%,角差小于2',且可保证标准互感器安全接入与退出,满足0.2级电子式互感器在线校验要求。     

基于GPS的变电站内部时间同步方法

围绕如何利用GPS校时系统实现变电站内部时间同步的问题，提出了2套可行方案。并围绕校时误差这个中心，深入研究了校时过程中的信号传送、CPU中断处理、中断服务程序执行等环节，分析了方案之间的异同点，给出了关于校时误差和校时间隔的定量分析结果，从而确定了它们各自的适用范围。最后扼要地讨论了现场干扰对两种方案校时精度造成的影响以及GPS校时过程中值得注意和进一步思考的问题。     

自愈光学电流互感器现场运行稳定性试验

从互感器误差校验、电能计量统计和电能计量系统整体校验3个方面对光学电流互感器的现场运行性能进行客观评价。投运前和运行中期的误差校验数据显示,变差小于0.1%,满足0.2S级要求。建立2套独立计量系统,在实际现场运行条件下进行长期数据比对,反映数字电能计量系统在各种环境因素影响下的长期运行稳定性。通过对数字电能计量系统的整体校验,在额定功率条件下不确定度达到9.0×10-5,置信概率达到97.15%,系统综合误差为1.013%,满足规程要求。     

基于传递熵和小波神经网络的电子式电压互感器误差预测

电子式电压互感器目前的主要问题是长期运行后的准确度退化问题。现行的方法有定期离线校验和在线校验,前者不利于及时发现互感器的误差变化,后者需要标准器并网运行,无法大规模应用。基于这一现象,文中提出了基于传递熵和小波神经网络的电子式电压互感器误差预测方法。先根据传递熵分别选取比差和角差的主要影响因素,然后将筛选所得的因素作为输入量,建立小波神经网络的误差预测模型,并对其仿真测试。实验表明,对比差的预测误差低于5%,对角差的预测误差低于10%,文章方法能够实现较长时间的互感器状态监测。     

基于神经网络的锥光全息测量系统校准技术研究

为了解决锥光全息非接触式测量系统的输出非线性问题,提出采用三层BP神经网络方法来实现系统特性的非线性校准,充分利用神经网络自身具有的自学习和泛化能力,既避免了线性校准技术带来的原理误差,也避免了采用硬件校准方式的复杂性。大大降低了系统的测量误差,实验结果表明,校准前系统的最大测量误差为4.2μm,校准后的最大测量误差为1.5μm。